摘要：目前工業除塵系統自動化集成度越來越高，本項目為小型工業除塵項目，故采用了SMART系列SR20作為控制器。通過以太網實現觸摸屏與PLC的通訊，PLC與變頻器的通訊采用USS協議。通過觸摸屏實現對系統的監控和控制，包括閥門系統和風機變頻系統。

關鍵詞：SMART PLC、SMART LINE、以太網、濾筒除塵器

1.項目介紹

由于工業場所會產生大量的廢氣粉塵，濾筒除塵器作為過濾粉塵的高效凈化設備在大氣治理項目中應用越來越廣泛。除塵系統由以下幾部分組成：濾筒除塵器、外置風機、旋風除塵器、管路系統及電控系統。電控系統主要的功能為：風機變頻控制、管路風閥控制及壓差清灰系統。考慮系統控制簡單，因此選用西門子新一代小型自動化產品中的SMART產品作為電控系統的控制器。

2.工藝原理

圖1 系統框圖

 圖1為系統的組成框圖，系統由以下幾部分組成：旋風除塵器、濾筒除塵器、除塵風機、管路系統、變頻控制系統及在線壓差反吹系統。工廠生產現場產生的含有粉塵顆粒的空氣，經過旋風除塵器和濾筒除塵器兩級過濾，從而達到凈化效果，凈化效率高達99%。除塵風機功率為75kW，選擇與之對應的西門子MM430變頻器作為其變頻調速裝置。濾筒除塵器配有在線壓差反吹系統，當工作一定時間后，濾筒表面會吸附粉塵，導致壓差增大，此時壓差反吹清灰系統會根據預設的限值進行自動清灰。

3.方案選型

1)總體選型

根據客戶的實際需求，考慮到系統較簡單，并且考慮到成本問題。故選用西門子的小型PLC及SMART LINE 觸摸屏作為控制方案。變頻器選用西門子風機水泵型專用變頻器MM430系列，系統部分原理圖見圖2及圖3。

圖2 系統原理圖（一）

圖3 系統原理圖（二）

2)電氣元件清單

根據系統設計要求，對電氣元件進行了選型，清單見表1.

表1 電氣元件清單

3)PLC I/O口說明

表2 端口定義

4)系統通訊
    SMART PLC 本體具有兩個通訊口，一個以太網和一個串口。PLC與觸摸屏的通訊采用以太網方式，PLC與變頻器采用西門子專用的USS通訊。為了保證通訊的可靠穩定，通訊接頭均采用西門子公司推薦專用接頭。

4.設備編程與調試

1)程序設計思路

考慮到控制流程較簡單，編寫程序的程序主要由三部分組成：風閥檢測模塊、變頻器USS通訊模塊、時間參數模塊。

2)檢測18路電動閥門

現場共有18路風閥工作，需要通過PLC檢測，并且當有低于11路風閥工作時，系統有報警輸出，提示用戶開啟更多風閥，保證除塵系統穩定工作。圖4是檢測其中一組風閥，其他17路類似。圖5為最后統計開啟的風閥數目，并報警。

圖4 檢測第一路電動風閥

圖5 統計總的風閥數目

3)變頻器與PLC的USS通訊

變頻器與SMART PLC采用西門子專用的USS通訊，可直接在編程軟件中調用USS庫函數，簡單易用，如圖6所示。本程序中主要通過USS對變頻器寫最低頻率和最高頻率，并且通過觸摸屏觀察實時的運行頻率。圖8為通過USS對變頻器輸入最低頻率。

圖6 USS庫

圖7 USS初始化

圖8 寫變頻器最低頻率

4)系統累計上電時間

如圖9所示，該程序段為統計PLC上電的累計工作時間，具有掉電保持功能。

圖9 統計系統累計上電時間

5)系統人機界面

人機界面采用西門子SMART LINE 系列精簡面板，本項目中采用了7寸面板，帶有以太網接口，與SMART  PLC通過此接口進行通訊。圖11為其子畫面之一，監控系統電動風閥的工作狀態。

圖10開機界面

圖11  風閥監控界面

6)控制柜布局及現場工作狀態

圖12至圖15為控制柜現場工作狀態及布局。

圖12 控制柜面板

圖13 設備安裝現場

圖14 SMART PLC

圖15 控制柜內部布局

5.應用體會

做為新一代西門子小型自動化領域的S7-200 SMART，能滿足小型自動化設計的需求。擴展模塊豐富，可根據系統要求而組合搭配。編程方法完全移植S7-200CN系列，對于國內客戶使用SMART系列的PLC，能很容易切換到此平臺，且編程軟件更小型化，對系統資源要求低，編程界面采用目前流行的平鋪式菜單，與時俱進。此款PLC另一個亮點是本體集成了以太網接口，無論與觸摸屏組態，還是與上位機連接，都非常容易，通訊速度快，無需采用專用的通訊電纜。希望西門子公司能夠推出更加豐富的擴展模塊，豐富目前的產品線。 

參考文獻：

[1] 《S7-200_SMART 系統手冊》，西門子（中國）有限公司

[2] 《7.5kW-250kW風機泵類專用型變頻器使用大全》，西門子（中國）有限公司